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Information

Von neuen Datenverarbeitungssystemen über innovative Materialien bis zu leistungsfähigen Supercomputern

Bild: Michael Schmitz für Helmholtz/HIDA

Moderne Forschung ist ohne die Speicherung und Verarbeitung großer Datenmengen undenkbar. Um diese schier unerschöpflichen Datenmengen bewältigen zu können, brauchen wir völlig neue Methoden und Technologien. Helmholtz erforscht alle Facetten der Informationsverarbeitung und entwickelt mächtige Werkzeuge wie Quantentechnologien und Supercomputer, aber auch innovative Materialien und Datenverarbeitungssysteme. Damit liefern wir Lösungen für große gesellschaftliche Herausforderungen – von gesundem Leben über intelligente Mobilität bis zur Anpassung an die Klimafolgen.

Aufgabe und Ausblick

Wie verändert sich das Klima in den nächsten Jahrzehnten? Wann werden autonome Fahrzeuge Realität? Und wie dynamisch breiten sich Krankheiten in der Bevölkerung aus? Schon heute beantworten wir komplexe, datenintensive Fragestellungen. Doch die Informationstechnologien der Zukunft müssen noch leistungsfähiger, aber auch energieeffizient sein. Im Forschungsbereich Information stellen wir uns diesen Fragestellungen auf mehreren Ebenen. Unser übergeordnetes Ziel ist, Informationen sicher erfassen, speichern, verarbeiten, übertragen und nutzen zu können. Dazu untersuchen wir natürliche, künstliche und kognitive Verarbeitungssysteme, erforschen neue Materialien und Konzepte und entwickeln Strategien, um dieses neue Wissen in Algorithmen und die leistungsfähigsten Computer der nächsten Generation umzusetzen.

Wir wollen die Potenziale digitaler Zukunftstechnologien für Wertschöpfung und Industrie aufzeigen und unser Wissen schnell in die Anwendung bringen. Dabei behalten wir immer das ganze Bild im Blick: Wir widmen uns ebenso intensiv den Themen Daten- und Cybersicherheit als auch unserer ethischen und gesellschaftlichen Verantwortung beim Umgang mit sensiblen Daten und Technologien.

Das beste Vorbild für Rechenkraft und Effizienz ist die Natur. Das menschliche Gehirn ist das komplexeste Organ, das die Natur je hervorgebracht hat: 100 Milliarden Nervenzellen, die sich ständig neu verknüpfen, verleihen ihm unglaubliche Fähigkeiten. Unsere Vision ist eine Hardware, die dem menschlichen Gehirn nachgebildet ist. Auch die intelligente Art, wie biologische Zellen arbeiten und sich organisieren, wollen wir für neue Rechner- und Speicherkonzepte einsetzen.

Wir nutzen auch die erstaunlichen Eigenschaften der Quanten und forschen an den unterschiedlichsten Technologien, die auf Elementarteilchen basieren. Wir wollen das Potenzial des Quantencomputings erschließen, um enorme Informationsmengen parallel zu verarbeiten. So könnten wir künftig Fragestellungen binnen Minuten lösen, für die selbst heutige Superrechner Wochen oder Jahre bräuchten.

Ein Großteil aller technischen Neuerungen geht direkt oder indirekt auf neue Materialien zurück. Sie ermöglichen innovative Bauelemente in den Bereichen Photovoltaik oder Fahrzeugbau ebenso wie hochempfindliche Sensoren für die medizinische Diagnostik. Für die Informationstechnologien von morgen modellieren und entwickeln wir innovative Materialien und verknüpfen sie zu komplexen Systemen. Wir heben die Materialforschung auf ein neues Level: Mit einer einzigartigen Kombination aus neuen Materialien, künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen.

Diese ambitionierten Ziele lassen sich nur erreichen, wenn wir uns mit den besten Playern vernetzen. So sind wir beispielsweise Teil des „EU Quantum Flagships“: Mehr als 5.000 Forscher:innen aus Wissenschaft und Industrie entwickeln hier in den nächsten Jahren Informationstechnologien, die auf der Welt der Quanten beruhen. Um themenübergreifend an komplexen Herausforderungen arbeiten zu können, betreiben wir zudem gemeinsame Labore mit anderen Helmholtz-Forschungsbereichen, etwa um den regionalen Klimawandel auf Großrechnern zu simulieren.

Materialforschungsstrategie

Die Materialforschung verbindet interdisziplinäre wissenschaftliche Ansätze aus den Natur- und Ingenieurwissenschaften. Die hier vorgestellte Materialforschungsstrategie hat vor allem die Vernetzung von methoden- und informationsbasierten Ansätzen der Materialforschung mit den unterschiedlichen Anwendungsgebieten im Blick.

Materialforschungsstrategie der Helmholtz-Gemeinschaft

Kontakt

Wolfgang Marquardt

Forschungsbereichskoordinator Information
Forschungszentrum Jülich

Christian Beilmann

Forschungsbereichsbeauftragter Information
Helmholtz-Gemeinschaft

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